Este documento contiene información sobre varios problemas de termodinámica que involucran cambios de fase y transferencia de calor de sistemas que contienen agua. Los problemas describen situaciones iniciales como la temperatura, presión, volumen y masa de agua en diferentes estados. Luego se piden calcular variables finales después de aplicar calor o enfriamiento a presión constante, como la temperatura final, masa, volumen o cambio de entalpía total. Las soluciones utilizan tablas termodinámicas para relacionar propied

1. 2-37. Un tanque rígido con un volumen de 2,5m3 contiene 5kg de una mezcla
de agua saturada de líquido-vapor a 75 °C. El agua se calienta lentamente.
Determine la temperatura a la cual el líquido en el tanque se evapora por
completo. Muestre también el proceso en un diagrama T-v respecto a las
líneas de saturación.
Desarrollo
Temperatura=75°C
Masa= 5kg
Volumen=2,5m3
Utilizamos la formula
Masa=Volumen/volumen especifico despejamos y nos queda que
Volumen especifico=Volumen/masa
Es decir 2,5m3/5kg=0,5m3/kg
Buscamos en la Tabla A-4 el volumen especificoa 75°Ce interpolamos
T°C Volumen especifico
140 0,5089
T 0,5
145 0,4463
Interpolamos
T-140/(145-140)=0,5-0,5089/(0,4463-0,5089)
Realizamos las operaciones T-140/5=-8,9E-3/-0,0626
Ahora despejamos
Temperatura= 5(8,9E-3/0,0626) +140
Temperatura=140,710°C

2. 2-41. Un dispositivo cilíndrico contiene 0.1m3 de agua líquida y 0,9m3 de
vapor de agua en equilibrio a 800Kpa. Se transfiere calor a presión constate
hasta que la temperatura es de 350°C
Calcular
a) Temperatura inicial
Como podemos ver la fase en una mezcla y la temperatura de una
mezcla es la temperatura de saturación
Tsat= 170,43°C Dato que se encuentra en la tablaA-5
b) Masa total del agua
Buscamos los volúmenes específicos en la tabla A-5 con 0,8MegaPas
vf= 0,001115m3/kg vg=0,2404m3/kg
Utilizamos la formula
Masa=Volumen/volumen especifico y la aplicamos en el fluido y en el
vapor
Masafluido=Volumenfluido/vf
Masafluido=0,1m3/0,001115m3/kg=89,69kg
Masagas=Volumengas/vg
Masagas=0,9m3/0,2404m3/kg=3,74kg
Por ultimo sumamos la masa del fluido y del gas para hallar la
masa total de agua
Masaagua=masafluido+masagas=89,69kg+3,74kg=93,43kg
c) Volumen final a 350°Ccon presión constante
Verificamos la fase 350°C> 170,43°Ces decir la temperatura que nos
dan es mayo a la temperatura de saturación a esa presión por lo tanto
es vapor sobrecalentado.
Utilizamos la formula Masa=Volumen/volumen especifico y
despejamos el volumen
Nos queda que Volumen=masa total*volumen especifico

3. Buscamos en las tablas de vapor sobrecalentado A-6 y
encontramos que el volumen especifico = 0,3544m3/kg a 350°C
con una presión de 0,8Megapascal.
Ahora reemplazamos en la formula
Volumen=93,43kg*0,3544m3/kg= 33,11m3
2-42. Se deja vapor de agua sobrecalentado a 1 Mpa y 300°C se enfrie a
volumen constante hasta que la temperatura descienda a 150°C. En el estado
final determine:
Primero verificamos la fase y nos damos cuenta que la temperatura
que nos dan es mayo a la temperatura de saturación a esa presión.
a) La presión es la presión de saturación a 150°C. Es 475,8Kpas Dato que
se encuentra en la tabla A-4
b) Hallar calidad
Vm=Vf +

4. 2-43. Un dispositivo de cilindro-embolo contiene 50Litros de agua
líquida a 25°C y 300Kpa. Se transfiere calor al agua a presión constante
hasta que todo el líquido se evapora.
Desarrollo
50L de H2O liquida
Temperatura=25°C
Presión= 300Kpa
Primero hacemos la conversión de 50 litros a m3, sabemos que
1000litros son 1 m3 por lo tanto 50litros son 0,05m3
Se sabe que la presión que nos dan es mayor a la presión de saturación
es decir 300kpa> 3,169Kpa por lo tanto inicialmente es liquido
comprimido y se usan las tablas de liquido saturado
a) Cuál es la masa del agua
Masa= Volumen/ volumen especifico
Buscamos el volumen específico (vf) en la tabla A-4 y
reemplazamos. Vf=0,001003m3/kg
Masa agua=0,05m3/0,001003m3/kg =49,85kg
b) Temperatura final
Es la misma temperatura de saturacion a 300kpas= 133,55°C TABLA
A-5
c) Cambio de la entalpia total
h=Masa(hg-hf)
hg=2725,3Kj/kg TABLA A-5
hf=104,89kj/kg TABLA A-4
ahora reemplazamos
h=49,85kg(2725,3-104,89)
h=49,85kg*2620Kj/kg
h=130627 Kjoule

5. Fundación Universitaria Tecnológico Comfenalco
Modulo:
Termodinamica
Docente:
AlvaroIllueca
Estudiantes:
Ernesto Fabio Pianeta Muñoz
Andrio Rafael Copulilo Mendoza